OLED已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電視、智能手機(jī)、汽車顯示等顯示市場(chǎng),在照明領(lǐng)域也有一席之地,但其能做的遠(yuǎn)不止于此。鮮為人知的是,OLED在光醫(yī)療領(lǐng)域也有用武之地。憑借二維彎曲、可穿戴等特點(diǎn),柔性O(shè)LED光源可用作傷口護(hù)理或皮膚護(hù)理的光貼片,以及健康監(jiān)測(cè)傳感器來測(cè)量人體信號(hào),如心跳和血氧水平等。不過,受制于OLED的PI薄膜基板技術(shù)、柔性薄膜封裝技術(shù)、FPC柔性電路板技術(shù)等還有待成熟,OLED光醫(yī)療這一新應(yīng)用方向此前一直進(jìn)展緩慢。

“治愈創(chuàng)傷”的OLED貼片

提起治愈創(chuàng)傷,大家自然想到各種藥物,但很少有人提及“光線”。

“光線”很早就被應(yīng)用于光生物調(diào)節(jié)(PBM)。例如,用LED在400nm～420nm波長之間的高能量藍(lán)光治療青春痘;用波長570nm附近的黃光或波長630nm附近的紅光照射皮膚,使皮膚年輕化;用波長為635nm的LED來治療那些在減肥中受挫的肥胖癥患者;用激光無創(chuàng)光療(弱激光治療)調(diào)節(jié)多種機(jī)體功能等。

一直以來,PBM光療法都被認(rèn)為是一種安全的、無創(chuàng)傷的組織再生方法。但是,傳統(tǒng)的PMB光療設(shè)備使用的LED、激光等被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是屬于比較“尖銳”的光源。這些光源靈活性差、重量大、光照不均勻等缺點(diǎn)影響了PMB光療效果,為了克服這些缺點(diǎn),OLED逐漸被“挖掘”出來。

兩年前,由韓國科學(xué)技術(shù)院的Jeon Yong-min和首爾國立大學(xué)Bundang醫(yī)院的Choi Hyung-ryung領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開發(fā)了一種OLED貼片。據(jù)研究小組稱,OLED貼片能使纖維細(xì)胞增殖率增加58%,成纖維細(xì)胞遷移率增加46%,在組織再生方面有很好的效果。這種OLED貼片可以舒適地依附在皮膚上,患者接受治療的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生太多不適感。值得一提的是,該OLED貼片只有手掌大小,重量僅0.82g,厚676μm。該貼片可以運(yùn)行300多個(gè)小時(shí),并且能夠沿著一個(gè)半徑為20㎜的曲線進(jìn)行彎曲。

OLED材料廠商鼎材科技董事長任雪艷在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí),從源頭分析了將OLED用于光醫(yī)療領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。她說:“相比于傳統(tǒng)的光醫(yī)療,OLED憑借柔性、輕薄等特點(diǎn),可以做成更貼合皮膚的任意形狀,舒適度和體驗(yàn)感會(huì)更佳。同時(shí)由于OLED發(fā)光波長可以通過調(diào)整OLED有機(jī)發(fā)光材料結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)近紅外發(fā)光、深藍(lán)光等,滿足光醫(yī)療對(duì)不同波段光的要求。”

近日,國內(nèi)OLED發(fā)光器件廠商翌光科技開發(fā)出一款帶隙更窄、對(duì)材料的效率要求更高的深紅色OLED器件。該器件主波長為630nm,憑借可彎折、貼合性強(qiáng)、光照均勻等優(yōu)勢(shì),應(yīng)用于生發(fā)、傷口愈合、皮膚炎癥等。據(jù)翌光科技透露,該公司正在與臨床緊密合作,對(duì)所開發(fā)的柔性O(shè)LED光源設(shè)備,在皮膚管理等方面做進(jìn)一步的臨床論證。

翌光科技副總經(jīng)理謝靜在接受記者采訪時(shí),表示出對(duì)OLED在光醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的期待。她說:“我相信憑借OLED的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),其發(fā)展將不止于顯示、照明等領(lǐng)域。未來,OLED器件將成為光醫(yī)療和光學(xué)美容領(lǐng)域的‘新寵’?！彼治稣f,OLED材料可以通過改變分子結(jié)構(gòu)來優(yōu)化性能,在可見光區(qū)域內(nèi)可任意調(diào)節(jié)發(fā)光顏色;不同波段的光可治療不同的疾病或皮膚問題,促進(jìn)人體健康;OLED為均勻的面光源,輕薄可撓;即使在長期點(diǎn)亮的狀態(tài)下,光源表面溫度依舊保持在40℃以下,避免燒傷的風(fēng)險(xiǎn)等。

在醫(yī)療監(jiān)測(cè)領(lǐng)域大展身手

OLED的應(yīng)用并不局限于治療創(chuàng)傷。

事實(shí)上,OLED發(fā)光器件以穿戴設(shè)備的形式,在個(gè)人移動(dòng)醫(yī)療監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也可以發(fā)揮重要作用。例如,健康監(jiān)測(cè)傳感器測(cè)量重要的人體信號(hào),如心跳和血氧水平。

目前,對(duì)心血管循環(huán)的測(cè)量僅限于醫(yī)院內(nèi)的護(hù)理,但它正迅速擴(kuò)展到移動(dòng)或個(gè)人衛(wèi)生保健領(lǐng)域。在心血管監(jiān)測(cè)方法中,光體積描記法(PPG)信號(hào)和血氧飽和度(SpO2)水平是通過使用發(fā)光器件和光檢測(cè)器,進(jìn)行無創(chuàng)光測(cè)量的。

由于有機(jī)技術(shù)與可穿戴或人體可附著的形式因子具有良好的兼容性,因此很自然地認(rèn)為有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和有機(jī)光電二極管(OPD)可以作為可穿戴式PPG以及SpO2傳感器的光源和檢測(cè)器。目前國內(nèi)外一些研究小組已經(jīng)證明OLED技術(shù)是一種可行的、有前途的可穿戴健康監(jiān)測(cè)技術(shù)。

韓國高等科學(xué)技術(shù)研究院電氣工程學(xué)院的Seunghyup Yoo團(tuán)隊(duì)曾在OLED和OPD的基礎(chǔ)上,通過對(duì)人體皮膚內(nèi)色敏光傳播的光學(xué)模擬,設(shè)計(jì)了一種單片集成的有機(jī)脈搏血氧儀傳感頭,在平均24mw的電功率下成功工作。他們認(rèn)為,有機(jī)設(shè)備不僅在此類應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì),而且在全天可穿戴健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中具有巨大的前景。

推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

“OLED光醫(yī)療尚停留在初級(jí)階段。”任雪艷表示。目前,順應(yīng)大健康、智能醫(yī)療的發(fā)展趨勢(shì),光醫(yī)療產(chǎn)品正在以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療、健康監(jiān)測(cè)功能為目標(biāo),在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、信號(hào)采集傳輸、APP軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用平臺(tái)、智能醫(yī)療數(shù)據(jù)平臺(tái)接入、關(guān)鍵OLED材料的開發(fā)和OLED器件制備,以及產(chǎn)品功能集成等方面,還需要結(jié)合各方面的資源。其中,首先要做到的是原型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn),在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步集成信息采集、信號(hào)傳輸、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析和反饋的設(shè)計(jì)等。這需要醫(yī)院、OLED光源器件設(shè)計(jì)制造、OLED材料設(shè)計(jì)開發(fā)三方共同合作來實(shí)現(xiàn)。

國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CSA)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)常務(wù)副秘書長高偉告訴《中國電子報(bào)》記者:“光健康、光醫(yī)療的前景很好,不過目前該產(chǎn)業(yè)還有一些量效關(guān)系和作用機(jī)理不明確等問題。尤其對(duì)于OLED來講,由于柔性光源帶來產(chǎn)品形態(tài)的不同,對(duì)于主要性能測(cè)試有了新的要求。此外,OLED成本相對(duì)于LED而言,仍然偏高?！?/span>

OLED光醫(yī)療產(chǎn)業(yè)若要實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展和市場(chǎng)滲透,高偉建議從以下幾個(gè)方面努力:一是產(chǎn)業(yè)鏈需協(xié)同合作,以實(shí)現(xiàn)材料性能的提升,滿足對(duì)材料的變革性需求。比如,OLED發(fā)光材料向可見光的兩端進(jìn)行開發(fā),實(shí)現(xiàn)更深的紅色、紅外光、深藍(lán)光等,繼續(xù)提高光效;薄膜電池能隨意彎曲;襯底更薄、更輕柔、更親膚。二是在器件層面,薄膜傳感器與OLED發(fā)光器件的集成,需在選型、界面結(jié)構(gòu)、工藝路線、設(shè)備功能等方面進(jìn)行開發(fā)。集成化的好處是能夠用OLED的玻璃基或PI基代替?zhèn)鹘y(tǒng)芯片的硅基,在工業(yè)化、規(guī)?；?、降低成本方面具有極大潛力。此外,還能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的柔性電子器件,具備對(duì)人體生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)、收集、分析、反饋等功能,同時(shí)還可以實(shí)時(shí)調(diào)整治療劑量。這兩種功能的融合將更好地服務(wù)病患和大眾。三是醫(yī)工融合,不同學(xué)科跨界合作。臨床醫(yī)學(xué)、光學(xué)、微電子、動(dòng)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等學(xué)科相互合作創(chuàng)新,制備出療效佳、人性化、便攜易用的OLED光醫(yī)療產(chǎn)品。四是完善光醫(yī)療用柔性光源主要性能的科學(xué)測(cè)試方法,完善標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。不僅是測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)后續(xù)產(chǎn)品形態(tài)逐步成熟后,產(chǎn)品技術(shù)要求等標(biāo)準(zhǔn)也需要跟進(jìn)。

謝靜認(rèn)為:“未來,柔性可穿戴的OLED光醫(yī)療產(chǎn)品,還可繼續(xù)溢出到大眾消費(fèi)市場(chǎng),給人們的日常皮膚管理提供服務(wù),如生發(fā)、傷口愈合、皮膚炎癥等方面,其想象空間極大?！?/span>

透明市場(chǎng)研究公司(Transparency Market Research,TMR)的一份報(bào)告表明,到2026年,全球可穿戴醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將超過290億美元,未來七年的復(fù)合年增長率(CAGR)預(yù)計(jì)將超過17%。

該數(shù)據(jù)不能完全代表OLED光醫(yī)療的市場(chǎng)規(guī)模,畢竟可穿戴醫(yī)療設(shè)備的范圍很廣。但業(yè)內(nèi)人士相信,隨著大數(shù)據(jù)、醫(yī)療云平臺(tái)的建設(shè),智能健康領(lǐng)域中與個(gè)人健康監(jiān)測(cè)、健康護(hù)理相關(guān)的醫(yī)療配件有較大的潛在需求,OLED在該領(lǐng)域?qū)?huì)有比較好的發(fā)展前景。